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摘要:本文在闡述水工混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及類型的基礎(chǔ)上,分析了水工建筑物混凝土的常見(jiàn)裂縫產(chǎn)生的原因,并給出了具體的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞:水工混凝土;裂縫;預(yù)防

水利工程是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)工程,目前我國(guó)正在大規(guī)模、高速度地進(jìn)行水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),但是水工混凝土卻經(jīng)常受到各種裂縫的威脅,增加了建筑物使用過(guò)程中的修理與加固費(fèi)用,影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能,并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限,影響效益和安全,造成經(jīng)濟(jì)損失,嚴(yán)重浪費(fèi)資源,甚至引發(fā)社會(huì)問(wèn)題。因此有必要對(duì)水工混凝土的常見(jiàn)裂縫進(jìn)行分析和研究。

一、水工混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及類型

水工混凝土一般為防水混凝土,它是因本身的密實(shí)性而具有一定防水抗?jié)B能力的整體式混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。它兼有承重、圍護(hù)和抗?jié)B的功能,還可滿足一定的耐凍融及耐侵蝕要求。防水混凝土結(jié)構(gòu)具有材料來(lái)源廣泛、工藝操作簡(jiǎn)單、工程成本低廉、結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、防水抗?jié)B耐久等特點(diǎn)。防水混凝土結(jié)構(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)越性成為水工工程建筑的首選。

水工防水混凝土按類型,可分為普通防水混凝土和外加劑防水混凝土。

1、普通防水混凝土

普通防水混凝土是在普通混凝土骨料級(jí)配的基礎(chǔ)上,以調(diào)整和控制配合比的方法,提高自身密實(shí)度和抗?jié)B性的一種混凝土?；炷劣不?粗骨料彼此之間被具有一定密實(shí)度的水泥砂漿所填充,并切斷混凝土內(nèi)部沿石子表面形成的連通的毛細(xì)滲水通道,使混凝土具有較好的抗?jié)B性。

2、外加劑防水混凝土

外加劑防水混凝土是指用摻入適量外加劑的方法,改善混凝土內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),以增加密實(shí)性,提高抗?jié)B性的混凝土。外加劑主要是以吸附、分散、引氣、催化,或與水泥的某種成分發(fā)生反應(yīng)如物理、化學(xué)作用,使混凝土得到改性。外加劑防水混凝土的類型有減水劑防水混凝土,加氣劑防水混凝土、聚合物水泥混凝土等。

二、常見(jiàn)裂縫及原因分析

裂縫是混凝土建筑物最常見(jiàn)的病害之一?；炷林挟a(chǎn)生裂縫有多種原因,主要是溫度和濕度的變化,混凝土的脆性和不均勻性,以及結(jié)構(gòu)不合理,原材料不合格(如堿骨料反應(yīng)),模板變形,基礎(chǔ)不均勻沉降等?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過(guò)程中,由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束,又會(huì)在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降底也會(huì)在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力,當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂縫能力時(shí),即會(huì)出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢,但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周,時(shí)干時(shí)濕,表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束,也往往導(dǎo)致裂縫。

根據(jù)水工混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)和所處工作環(huán)境的不同,常見(jiàn)裂縫主要有塑性收縮裂縫、沉降收縮裂縫、凝縮裂縫、凍脹裂縫等類型。

1、塑性收縮裂縫

裂縫多在新澆筑并暴露于空氣中的結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn),形狀很規(guī)則,且長(zhǎng)短不一,互不連貫,裂縫較淺,類似于干燥的泥漿面。大多在混凝土初凝后,一般在澆筑后4小時(shí)左右,當(dāng)外界氣溫高,風(fēng)速大,氣候很干燥的的情況下出現(xiàn)。

原因分析

(1)混凝土澆筑后,表面沒(méi)有及時(shí)覆蓋,受風(fēng)吹日曬,表面游離水分蒸發(fā)太快,產(chǎn)生急劇收縮,而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低,不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開(kāi)裂。

(2)使用收縮率較大的水泥,水泥用量過(guò)多,或使用過(guò)量的粉砂,或混凝土水灰比過(guò)大。

(3)混凝土水灰比過(guò)大,模板、墊層過(guò)于干燥,吸水大。

(4)澆筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流動(dòng)的傾向,導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。2、沉降收縮裂縫

裂縫多沿結(jié)構(gòu)上表面鋼筋通長(zhǎng)方向或箍筋上斷續(xù)出現(xiàn),或在埋設(shè)件的附近出現(xiàn)。裂縫呈梭形,寬度1-4mm,深度不大,一般到鋼筋上表面為止。多在混凝土澆筑后發(fā)生,混凝土硬化后停止。

原因分析

混凝土澆筑振搗后,粗骨料沉落,擠出水分、空氣,表面呈現(xiàn)泌水,而形成豎向體積縮小沉落,這種沉落受到鋼筋、預(yù)埋件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻礙或約束,或混凝土本身各部相互沉降量相差過(guò)大而造成裂縫。

3、凝縮裂縫

混凝土表面呈現(xiàn)碎小的六角形花紋狀裂縫,裂縫很淺,常在初凝期間出現(xiàn)。

原因分析

混凝土表面過(guò)度的抹平壓光,使水泥和細(xì)骨料過(guò)多的浮到表面,形成含水量很大的砂漿層,它比下層混凝土有較大的干縮性能,水分蒸發(fā)后,產(chǎn)生凝縮而出現(xiàn)裂縫。有時(shí)在混凝土表面撒干水泥壓光,也會(huì)產(chǎn)生這種裂縫。

4、凍脹裂縫

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件表面沿主筋、箍筋方向出現(xiàn)寬窄不一的裂縫,深度一般到主筋。

原因分析

冬期施工混凝土結(jié)構(gòu)、構(gòu)件未保溫,混凝土早期遭受凍結(jié),將表層混凝土凍漲,解凍后,鋼筋部位變形仍不能恢復(fù),而出現(xiàn)裂縫、剝落。

三、裂縫預(yù)防措施

1、塑性收縮裂縫預(yù)防措施

(1)配制混凝土?xí)r,嚴(yán)格控制水灰比和水泥用量,選擇級(jí)配良好的石子,減小孔隙率和砂率;同時(shí),要振搗密實(shí),以減少收縮量,提高混凝土抗裂強(qiáng)度。

(2)澆筑混凝土前,將基層和模板澆水濕透,避免吸收混凝土中的水分。

(3)混凝土澆筑后,對(duì)裸露表面應(yīng)及時(shí)用潮濕材料覆蓋,認(rèn)真養(yǎng)護(hù),防止強(qiáng)風(fēng)吹襲和烈日曝曬。

(4)在氣溫高、濕度低或風(fēng)速大的天氣施工,混凝土澆筑后,應(yīng)及早進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù),使其保持濕潤(rùn);大面積混凝土宜澆完一段,養(yǎng)護(hù)一段。在炎熱季節(jié),要加強(qiáng)表面的抹壓和養(yǎng)護(hù)工作。

(5)在混凝土表面噴一度氯偏乳液養(yǎng)護(hù)劑,或覆蓋塑料薄膜或濕草袋,使水分不易蒸發(fā)。

2、沉降收縮裂縫預(yù)防措施

(1)加強(qiáng)混凝土配制和施工操作控制,不使水灰比、砂率過(guò)大;振搗要充實(shí),但不過(guò)振。

(2)對(duì)于截面相差過(guò)大的混凝土構(gòu)筑物,可先澆筑較深部位,靜停1-2小時(shí),待沉降穩(wěn)定后,再與上部截面混凝土同時(shí)澆筑,避免沉降過(guò)大導(dǎo)致裂縫。

(3)適當(dāng)增加混凝土的保護(hù)層厚度。

3、凝縮裂縫預(yù)防措施

(1)混凝土表面刮抹應(yīng)限制到最少程度。

(2)防止在混凝土表面撒干水泥刮抹,如表面粗糙,可撒稠水泥漿再壓光。

4、凍脹裂縫預(yù)防措施

結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在冬期施工,配制混凝土應(yīng)采用普通水泥,低水灰比,并摻加適量早強(qiáng)抗凍劑,以提高早期強(qiáng)度。對(duì)混凝土進(jìn)行蓄熱保溫或加熱養(yǎng)護(hù),直至達(dá)到40%設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

四、裂縫治理

1、表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法主要包括表面涂抹砂漿法、表面涂抹環(huán)氧膠泥法、表面鑿槽欠補(bǔ)法、表面貼條法等;

2、內(nèi)部修補(bǔ)法

內(nèi)部修補(bǔ)法主要包括水泥灌漿法、化學(xué)灌漿法等。

五、結(jié)語(yǔ)

由于裂縫的影響,很多水工混凝土建筑物受到威脅和挑戰(zhàn),分析裂縫出現(xiàn)的原因,預(yù)防是關(guān)鍵,這需要在設(shè)計(jì)、施工,特別是施工中加強(qiáng)控制,確保混凝土質(zhì)量,減少裂縫隱患及威脅。